《燃料电池发动机用空气滤清器》编制说明

《燃料电池发动机用空气滤清器》

（征求意见稿）

编制说明

一、工作简况

近年来在国家政策支持下，氢燃料电池汽车发展迅猛。燃料电池对空气进气的洁净度要

求非常高，而环境空气中的颗粒物、有毒有害气体对燃料电池发动机会造成严重影响，降低

电堆性能，影响电堆功率，减少电堆寿命。因此，燃料电池空气滤清器对于燃料电池发动机

动力性、耐久性具有重要影响。燃料电池电动汽车从结构、功能上均与传统燃油车空气滤清

器有明显区别，无法采用现有传统燃油车空气滤清器标准，因为传统燃油车的空气滤清器无

需考虑进入发动机内部的有害气体的危害，但却是燃料电池发动机用空气滤清器最重要的指

标之一，导致目前针对于燃料电池用空气滤清器产品的检测方法及判定依据均缺失。随着我

国燃料电池电动车辆产销量不断增加，对于燃料电池发动机用空气滤清器需求量持续攀升，

亟需建立燃料电池空气滤清器产品标准，统一测试方法，有利于产品技术水平提升和行业健

康发展。全国汽车标准化技术委员会滤清器分技术委员会提出针对燃料电池发动机用空气滤

清器标准的汽车行业标准提案，工业和信息化部2021年9月24日以工信厅科函〔2021〕234

号下达计划，计划号为“2021-1117T-QC”。

2021年9月-2022年5月，起草组重点研究了气体吸附能力测试等重点测试方法，完善

了标准草案。

2022年5月11日面向全行业发送了第一版标准草案进行问卷调研，调研内容包含燃料

电池发动机用空气滤清器的包装运输要求、试验项目种类和参数要求以及试验方法等，得到

了业内企业的积极反馈，对产品的工作流量范围、工作环境温度、试验粉尘种类、试验气体

种类以及包装要求给出了更加详细具体的意见，指导标准草案的进一步完善。

2022年11月2日工作组组织企业对标准草案的试验项目和试验方法进行研讨，参会企

业涵盖了系统及滤清器生产企业。会上对气体吸附试验测试对象争议较大，对于气体吸附试

验的终止时间生产企业反馈不宜过长，产品在试验条件下，1.5h后的吸附效率变化不明显，

不必进行更长时间的测试。各企业对外观尺寸、阻燃、耐温性、振动类测试未提出不同意见。

2023年4月24日面向全行业发送新一版的标准草案进行问卷调研，与先前版本相比，

取消了不同额定流量百分比的阻力测试要求，保留100%额定流量的阻力测试内容。气体吸

附试验将试验终止时间调整为1小时，容污量终止时间同样调整为1小时。气体吸附和粉尘

类试验的试验流量调整为300m3/h或企业规定空气流量，增加0.3um粉尘粒径的效率测试。

2023年5月15日，起草组组织召开了线上起草组讨论会，会上对标准草案条目进行讨

论，会上对草案中关于燃烧特性、原始进气阻力、粉尘分级过滤效率、容灰量、耐温性、振

动疲劳等大部分条目达成了一致意见，气体吸附性能试验方法，以及NaCl颗粒物分级过滤

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效率测试是否加入标准草案还需进一步讨论。

2023年6月1日根据5月15日线上会议总结的意见和建议，将标准草案做了进一步完

善，并针对气体吸附性能和NaCl颗粒物分级过滤效率相关测试发送了行业内调研问卷。

2023年7月31日经全国汽车标准化技术委员会滤清器分技术委员会委员投票表决并审

议通过项目计划调整（见QC202320118《项目计划调整申请表》，向全国汽车标准化技术

委员会提交并审批通过。

2023年9月22日在天津召开线下标准讨论会，邀请行业内整车厂、滤清器生产企业对

标准内容进行讨论。会上参会专家对试验工况、试验要求和具体参数进行了确认，对目前大

尺寸产品较难实现的分级效率检测项目提出了解决方案。会上还决定将NaCl颗粒物分级效

率检测加入到标准中。

2023年12月7日在武汉参加燃料电池电动汽车标准工作组会议，向燃料电池整车和系

统企业介绍了标准的工作进展，对标准内容进行了介绍，收集了意见建议，如试验流量建议

增加额定流量工况，滤清器安装点强度刚度的要求以及壳体管口压塌等检测项目。

2023年12月26日邀请滤清器企业进行线上会议，讨论燃料电池电动汽车标准工作组

会议收集到的意见和建议，决定在标准草案中增加额定流量工况，增加壳体抗压性能检测项

目，滤芯的阻燃检测标准统一使用GB8410—2006《汽车内饰材料的燃烧特性》，在耐振

动疲劳性能中增加对安装固定点的检查要求。

2024年1月24日召开行业内线上会议，邀请滤清器以及燃料电池系统和整车企业参会，

对标准草案修改的内容进行讨论，参会企业对于增加额定流量工况，增加壳体抗压性能检测

项目，和滤芯阻燃检测标准无疑义，并建议取消正丁烷气体吸附检测项目，参照QC/T970

—2014标准增加环境密封性检测项目，参照QC/T998最新版本对NaCl气溶胶检测进行规

定，并增加气体吸附理论计算的支撑数据。

2024年2月，起草组根据收集到的意见建议进一步完善草案，形成了征求意见稿。

二、汽车行业标准编制原则和确定汽车行业标准主要内容的依据

本标准的编制考虑到燃料电池汽车行业的技术发展趋势，考虑到目前燃料电池发动机空

气滤清器产品的种类、使用环境以及测试技术水平，标准草案包含了十余项相关试验。因为

燃料电池发动机用空气滤清器与现有乘用车空气滤清器结构类似，在试验方法的制定过程中

参考借鉴了现有试验标准，其中燃烧特性参照GB8410-2006《汽车内饰材料的燃烧特性》，

颗粒物过滤效率、原始阻力、容灰量、耐振动疲劳试验方法参照QC∕T32-2017《汽车用空

气滤清器试验方法》，气体吸附效率及容污量试验方法参照GB∕T32085.2-2015《汽车空

调滤清器第2部分：气体过滤测试》，分级过滤效率试验方法参照GB∕T32085.1-2015《汽

车空调滤清器第1部分：粉尘过滤测试》，滤芯解体压差试验方法参照ISO5011：2020，

耐淋水性能试验方法参照QC∕T970-2014《乘用车空气滤清器技术条件》，耐腐蚀性能参

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照GB/T10125-2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》。

考虑到燃料电池汽车的使用条件，以及现阶段燃料电池发动机用空气滤清器的主要种类，

本标准对气体吸附性能和颗粒物分级过滤效率试验方法进行了重点规定。

三、主要试验（或验证）情况分析

标准中主要试验的验证情况如下

3.1燃烧特性

试验方法：

滤芯材料按照GB8410-2006标准规定进行试样裁剪，按照GB8410-2006要求进行试验。

试验结果：

对5种滤芯材料试样进行燃烧试验，根据试验结果均满足GB8410-2006标准中的A-0

级要求，具体结果见表1。

表1燃烧特性测试结果

试样编号测试结果描述试样编号测试结果描述

试样1试样5

试样2试样6

火焰达到第一测量标线前火焰达到第一测量标线

熄灭，满足级要求。

试样3A-0试样7前熄灭，满足A-0级要求。

试样4试样8

图1燃烧特性试验图

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图2部分试样试验后照片

3.2原始进气阻力

试验方法：

1）将滤清器总成固定到试验台上，将滤清器总成出气口与试验台风道相连接。

2）设置测试参数，风量为（300～600）m3/h。

3）启动设备进行原始进气阻力测试。

试验结果：

对三种不同规格型号的滤清器总成进行了阻力测试，流量范围（300～600）m3/h，不同

规格型号的滤清器总成原始进气阻力差别较大。考虑到目前行业内燃料电池空气滤清器种类

多且额定流量不同，在标准中只规定试验方法，不做限值规定。

表2滤清器总成原始进气阻力测试值（kPa）

序号流量m3/h样品A样品B样品C

1300.01.661.680.30

2360.02.062.330.41

3420.02.523.120.53

4480.03.043.990.69

5540.03.575.070.86

6600.04.136.241.05

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图3原始进气阻力试验图

图4阻力测试曲线图

3.3气体吸附性能

试验方法：

1）将滤清器总成固定到试验台上，将滤清器总成出气口与试验台风道相连接。

2）试验结果的计算过程和结果按照GB∕T32085.2-2015《汽车空调滤清器第2部

分：气体过滤测试》要求，按照标准中规定的浓度分别对二氧化硫、甲苯、氨气、二氧化氮

进行吸附性能测试。

3）测试环境温度（23±3）℃，相对湿度（50±2）%，测试风量为300m3/h。

试验结果：

通过对不同滤清器进行标准要求的污染物气体检测，得到下表所示结果数据，结合行业

产品水平和专家建议设定标准中不同污染物气体的吸附效率限值。

表3二氧化硫气体吸附性能测试结果

产品温度湿度不同时刻吸附效率%

5

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℃

RH%0时刻效率5min效率0.5h效率1h效率

122.550.498.2769.1512.230.00

223.251.698.4575.4326.8013.24

323.550.998.5952.2018.059.13

422.852.098.0161.5022.8318.54

523.549.898.3640.8614.559.00

622.350.192.1961.7528.6134.51

724.251.695.2072.4236.9247.53

824.549.290.8448.6035.4230.75

表4氨气气体吸附性能测试结果

温度湿度不同时刻吸附效率%

产品

℃

RH%0时刻效率5min效率0.5h效率1h效率

124.050.196.3186.5556.3527.06

224.252.097.9783.5957.4733.78

323.749.398.5695.2771.2347.13

424.650.098.2991.7467.6143.33

522.751.398.8990.3748.3541.34

623.550.090.1273.0130.5218.23

723.651.093.2386.7045.3630.54

822.849.283.5461.8125.4110.63

表5甲苯气体吸附性能测试结果

温度湿度不同时刻吸附效率%

产品

℃

RH%0时刻效率5min效率0.5h效率1h效率

123.851.591.9788.0679.2265.20

224.051.893.6590.9984.4069.50

325.150.289.8477.8750.3430.11

425.149.395.0185.0170.1752.74

524.949.894.7787.0170.5254.51

表6二氧化氮气体吸附性能测试结果

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温度湿度不同时刻吸附效率%

产品

℃

RH%0时刻效率5min效率0.5h效率1h效率

125.149.390.3585.2161.4240.83

225.350.192.5385.1865.3344.81

325.050.183.3670.5744.5921.55

424.951.391.4380.4160.5841.23

525.350.395.4783.7865.2143.62

参考GB3095—2012《环境空气质量标准》和相关调研数据中的浓度数值为依据进行车

辆在使用过程中空气滤清器吸附量（容污量）的理论推算。

根据车辆年行驶里程推算空气滤清器吸附量如下表7所示，假设吸入空气中各类污染物

全部被滤芯过滤吸收。

表7空气滤清器吸附量（容污量）计算表格

二级空气滤清器工平均车行驶寿

每小时行驶时吸附量

试验气体质量浓度作流量速命里程

含量ug间hg

ug/m3m3/hkm/hkm

二氧化硫603001800060300005009

氨气15300450060300005002.25

二氧化氮403001200060300005006

甲苯18030054000603000050027

根据大气中对应污染物的质量浓度和电堆对污染物体积浓度的要求，计算空气滤清器对

各类污染物的过滤效率限值如表8所示。结合实际测试空气滤清器产品的摸底数据水平，在

零时刻的过滤效率定义为≥90%。

表8过滤效率计算数据

质量浓度体积浓度电堆要求过滤效率限值

污染物

μg/m³ppbppb%

二氧化硫6022.8＜1＞95.6

氨气1521.6＜3＞86.1

二氧化氮3021.2＜10＞52.8

甲苯18047.8暂无明确要求/

在试验室环境下表9中“1h污染物总量”为根据表中试验条件计算的1h试验时间内设

备注入的各类污染物总量。表中“滤清器吸附量”为车辆行驶一年需要吸收的污染物重量理

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论计算结果来源于表7，“吸附效率”为需要吸收污染物重量与试验注入污染物总量的比值，

参考此数据来规定试验1h时滤清器的吸附效率限值。结合燃料电池发动机用空气滤清器行

业水平，定义“1h吸附效率限值”如表9所示。

表9试验污染物总质量（1h试验时间）

试验流量污染物浓度换算1h污染物滤清器吸附效1h吸附效

污染物

m3/hppm系数总量g吸附量g率%率限值%

二氧化硫300302.62023.580938.230

氨气300300.6956.2552.2536.030

二氧化氮300301.88016.920635.540

甲苯300803.76690.3842729.950

备注：换算系数为根据污染物分子量计算的体积浓度和质量的换算系数。

3.4颗粒物分级过滤效率

试验方法：

1）将滤芯固定到试验台工位上，周边进行密封处理。

2）试验过程参照GB∕T32085.1-2015《汽车空调滤清器第2部分：气体过滤测试》

使用A2粉尘进行测试。

3）测试环境温度（23±3）℃，相对湿度（50±2）%，测试风量为300m3/h。

试验结果：

表10分级过滤效率结果表（%）

序号粒径直径μm样品1样品2样品3样品4

10.396.595.895.096.0

20.596.896.095.897.1

3598.397.397.598.2

41010099.899.9100

3.5原始滤清效率、全寿命滤清效率和容灰量

试验方法：

1）将滤清器总成固定到试验台上，将滤清器总成出气口与试验台风道相连接。

2）试验过程参照QC∕T32-2017规定的方法，先后进行原始滤清效率、全寿命滤清

效率和容灰量试验。

3）测试环境温度（23±3）℃，相对湿度（50±2）%。

试验结果：

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表11测试结果表

试验项目样品1样品2样品3样品4样品5

序号

额定流量m3/h10008501000800700

1原始滤清效率%98.097.597.898.297.8

2全寿命滤清效率%98.599.098.398.899.2

3容灰量g331275322256238

3.6耐温性

试验方法：

将滤清器总成放入恒温箱中，分别在85℃高温和-40℃低温条件下存放24h。

试验结果：

试验后样品未出现脆裂、变形等缺陷，滤材与外框无脱离、开胶现象。

图5空气滤清器耐温性试验

3.7耐振动疲劳性能

试验方法：

1）将滤清器